“Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn giải pháp bảo vệ bờ sông trong điều kiện nước lũ dâng cao, đề xuất giải pháp và thiết kế cho đê hữu Hoàng Long – Tỉnh Ninh Bình

LỜI TÁC GIẢ
Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với đề tài:
“
Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn giải pháp bảo vệ bờ sông trong điều kiện
nước lũ dâng cao, đề xuất giải pháp và thiết kế cho đê hữu Hoàng Long – Tỉnh
Ninh Bình
” được hoàn thành với sự giúp đỡ nhiệt tình, hiệu quả của phòng
Đào tạo ĐH & SĐH, khoa công trình cùng các thầy, cô giáo, các bộ môn của
trường Đại học Thuỷ lợi, bạn bè đồng nghiệp, cơ quan và gia đình.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo TS.
Đồng Kim Hạnh
đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, cũng như cung cấp tài liệu, thông tin khoa học
cần thiết cho luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn: Phòng Đào tạo ĐH & SĐH, khoa công
trình, các thầy giáo, cô giáo đã tham gia giảng dạy trực tiếp lớp Cao học
19C1.2 Xây dựng công trình thuỷ - Trường Đại học Thuỷ lợi Hà Nội đã tận tình
giúp đỡ và truyền đạt kiến thức.
Tác giả xin cảm ơn gia đình, các bạn bè đồng nghiệp đã hết sức giúp đỡ
về mọi mặt cũng như động viên khích lệ tinh thần và vật chất để tác giả đạt
được kết quả như ngày hôm nay.
Do còn nhiều hạn chế về trình độ chuyên môn, cũng như thời gian có
hạn, nên trong quá trình làm luận văn tác giả không tránh khỏi sai sót, tác giả
mong muốn tiếp tục nhận được chỉ bảo của các thầy, cô giáo và sự góp ý của
các bạn bè đồng nghiệp, để tác giả hoàn thiện hơn nữa kiến thức của mình.
Hà Nội, tháng 8 năm 2013

Tác giả


Bùi Xuân Thư

ii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này
là trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác. Tôi cũng xin cam đoan
rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các
thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.

Tác giả


Bùi Xuân Thư



iii

MỤC LỤC
LỜI TÁC GIẢ i
LỜI CAM ĐOAN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ viii
MỞ ĐẦU 1
I. Tính cấp thiết của đề tài 1
II. Mục đích và phạm vi nghiên cứu của đề tài 3
III. Phương pháp nghiên cứu 3
IV. Nội dung nghiên cứu: 4
V. Kết quả dự kiến đạt được: 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÁI ĐÊ SÔNG 5

1.1. Mở đầu 5
1.2. Tổng quan về giải pháp bảo vệ mái đê sông trên thế giới 5
1.2.1. Giải pháp bảo vệ mái đê phía sông 5
1.2.1.1. Đá lát khan, mảng bê tông, cấu kiện bê tông lắp ghép tự chèn 5
1.2.1.2. Gia cố mái đê bằng nhựa đường 9
1.2.1.3. Thảm bê tông 10
1.2.1.4. Thảm đá 10
1.2.1.5. Thảm bằng các túi địa kỹ thuật chứa cát 11
1.2.1.6. Hệ thống ống địa kỹ thuật chứa cát 12
1.2.1.7. Công nghệ sử dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp 12
1.2.2. Giải pháp bảo vệ mái đê phía đồng 13
iv

1.2.2.1. Trồng cỏ 13
1.2.2.2. Thảm ba chiều bằng sợi tổng hợp 13
1.2.2.3. Giải pháp kết cấu thuỷ công giảm vận tốc xói do sóng tràn 14
1.3. Tổng quan về giải pháp bảo vệ mái đê sông ở Việt Nam 15
1.3.1. Một số hình thức kết cấu kè mái đê phía sông 15
1.3.1.1. Kè lát mái bằng đá lát khan 15
1.3.1.2. Kè lát mái bằng đá xây, đá chít mạch 16
1.3.1.3. Kè mái bằng bê tông 17
1.3.2. Bảo vệ mái đê phía trong đồng 20
1.4. Một số vấn đề gây mất ổn định lớp bảo vệ mái đê sông thường gặp 20
1.4.1. Cơ chế phá huỷ đê khi sóng tràn 20
1.4.1.1. Tải trọng tác động lên mái kè phía sông 21
1.4.1.2. Tính toán gia cố mái đê 21
1.4.2. Một số tồn tại kỹ thuật của kè bảo vệ mái đê phía sông và mất ổn định do
xói mái đê trong đồng
23
1.4.3. Sự phá huỷ đê sông do sóng tràn 26

1.4.4. Hướng tiếp cận lựa chọn giải pháp công nghệ mới 26
1.5. Kết luận chương 1 27
CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHỐNG SẠT LỞ BẢO VỆ BỜ
SÔNG 29

2.1. Một số nguyên nhân sạt lở 29
2.1.1. Tác dụng xâm thực của sông 29
2.1.2. Quá trình tẩm ướt đất đá 29
2.1.3. 2.1.3. Tác động của áp lực thủy tĩnh 30
2.1.4. Tác động của áp lực thủy động 30
2.1.5. Hoạt động nhân sinh 31
2.2. Giải pháp xử lý chống sạt lở bảo vệ bờ phía sông 32
v

2.2.1. Giải pháp giảm lực gây trượt bảo vệ bờ phía sông 32
2.2.1.1. Xử lý chống sạt lở bờ sông bằng kè mỏ hàn 33
2.2.1.2. Xử lý chống sạt lở bờ sông bằng kè lát mái 42
2.2.1.3. Xử lý chống sạt lở bờ bằng rọ đá 55
2.2.1.4. Xử lý chống sạt lở bờ bằng các loại cây, cỏ bó cành cây 62
2.2.2. Giải pháp tăng lực kháng trượt bảo vệ bờ phía sông 70
2.2.2.1. Gia cố sử dụng vải địa kỹ thuật chống sạt lở bảo vệ bờ 71
2.2.2.2. Gia cố làm cứng đất bảo vệ bờ sông chống sạt lở 74
2.2.2.3. Sử dụng tường chắn bảo vệ bờ chống xói lở 75
2.2.2.4. Gia cố nền mái bờ sông bằng công nghệ NeowebTM 78
2.3. Giải pháp xử lý chống sạt lở bảo vệ bờ phía đồng 78
2.3.1. Giải pháp chống sạt trượt do mái đê phía đồng đắp quá dốc 78
2.3.2. Giải pháp chống thấm, thẩm lậu, rò rỉ qua thân đê phía đồng trong điều
kiện nước lũ dâng cao 79

2.3.3. Giải pháp chống rò rỉ, sập tổ mối, lỗ sủi, mạch sủi, mạch đùn bục đất,

giếng phụt 80

2.3.3.1. Giếng quây lọc ngược, giảm cột nước chênh lệch: 82
2.3.3.2. Xử lý giếng đùn, giếng phụt: 83
2.3.3.3. Xử lý bãi sủi: 84
2.3.3.4. Nước lũ tràn đỉnh đê: 85
2.4. Kết luận chương 2 85
CHƯƠNG 3. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP VÀ THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ
CHO ĐÊ HỮU HOÀNG LONG – TỈNH NINH BÌNH 86

3.1. Giới thiệu về hệ thống sông và đê sông tỉnh Ninh Bình 86
3.1.1. Vị trí địa lý 86
3.1.2. Mạng lưới sông ngòi 87
3.1.2.1. Đặc trưng một số sông trục chính 87
vi

3.1.2.2. Các sông trục nội đồng 89
3.2. Đặc điểm của sông và đê sông Hoàng Long 90
3.2.1. Quá trình phát triển và nghiên cứu 90
3.2.2. Hệ thống đê điều 91
3.2.2.1. Tuyến đê tả Hoàng Long 91
3.2.2.2. Tuyến đê hữu Hoàng Long 93
3.2.2.3. Tuyến đê Trường Yên 94
3.2.2.4. Tuyến đê Năm Căn 95
3.2.2.5. Tuyến đê Gia Tường - Đức Long - Lạc Vân 95
3.2.2.6. Tuyến đê Đầm Cút 96
3.2.3. Thực trạng hoạt động của hệ thống công trình đê điều trên sông Hoàng
Long 96

3.2.3.1. Chất lượng thân đê: 96

3.2.3.2. Cao trình các tuyến đê 97
3.3. Các tài liệu dùng trong thiết kế 98
3.4. Đề xuất giải pháp bảo vệ bờ cho một số đoạn xung yếu 104
3.4.1. Kiểm tra ổn định mái cho một số đoạn xung yếu 104
3.4.1.1. Mực nước tính toán: 104
3.4.1.2. Tài liệu sử dụng trong tính toán 104
3.4.1.3. Kết quả tính toán 105
3.4.1.4. Đánh giá nguyên nhân mất ổn định: 108
3.4.2. Kết luận: 110
3.4.2.1. Nguyên nhân một số đoạn xung yếu bị mất ổn định: 110
3.4.2.2. Đề xuất giải pháp bảo vệ bờ 111
3.5. Phân tích ứng dụng giải pháp bảo vệ và đánh giá hiệu quả kỹ thuật 113
3.5.1. Tuyến đê: 113
3.5.2. Kè bảo vệ đê: 113
vii

3.5.2.1. Phương án kè mái nghiêng (PA1): 113
3.5.2.2. Phương án kè đứng (PA2): 115
3.5.3. Phân tích lựa chọn phương án: 116
3.6. Kết luận chương 3 116
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 117
1. Kết luận: 117
2. Kiến nghị: 117
TÀI LIỆU THAM KHẢO 119


viii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 : Bảng phân loại mỏ hàn 34

Bảng 2.2 : Một số thông số kích thước để tham khảo nhằm sơ bộ xác định 36
kích thước kè mỏ hàn 36
Bảng 2.3: Bảng xác định hệ số động lực (ξ) 37
Bảng 2.4 : Bảng tham khảo chọn rồng đá chống xói mũi kè 39
Bảng 2.5 : Một số kiểu rọ đá và phạm vi ứng dụng 55
Bảng 2.6 : Chiều dày của thảm rọ đá t(m) 60
Bảng 3.1: Tổng hợp các tuyến đê chính sông Hoàng Long 98
Bảng 3.2: Các chỉ tiêu tính toán của các lớp đất 102
Bảng 3.3. Các chỉ tiêu cơ lý đất nền dùng trong tính toán 104
Bảng 3.4: Kết quả tính toán ổn định mái một số đoạn xung yếu khi chưa xây dựng kè 105
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ
Hình 1.1: Gia cường mái đê ở Hà Lan 6
Hình 1.2: Cấu kiện bê tông lắp ghép 7
Hình 1.3: Một dạng cấu kiện gia cố đê sôngNhật Bản 7
Hình 1.4: Thiết bị thi công cấu kiện gia cố mái đê biển Hà Lan 7
Hình 1.5: Cấu kiện bê tông gia cố dạng cột 8
Hình 1.6: Kè đê bằng đá xếp phủ nhựa đường 9
Hình 1.7: Thảm bê tông liên kết bằng dây cáp 10
ix

Hình 1.8: Thảm bê tông được sử dụng làm kè đê sông Hà Lan 10

Hình 1.9: Thảm gia cường bằng hệ thống túi vải địa kỹ thuật 11
Hình 1.10: Mở rộng ứng dụng của túi địa kỹ thuật 11
Hình 1.11: Ống địa kỹ thuật trong xây dựng đê kè 12
Hình 1.12: Công nghệ sử dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp 12
Hình 1.13: Thảm cỏ chống xói mái đê 13
Hình 1.14: Sử dụng lưới sợi tổng hợp kết hợp trồng cỏ chống xói 14
Hình 1.15: Bể bê tông có bố trí ống tiêu nước 14
Hình 1.16: Bể bê tông có tính năng tiêu năng 14

Hình 1.17: Kè bảo vệ mái bằng đá lát khan ở Hải Hậu-Nam Định 15
Hình 1.18: Kè đá xây liền khối ở Thái Bình 16
Hình 1.19: Kè lát mái bằng bê tông đổ tại chỗ 17
Hình 1.20: Kè bằng cấu kiện bê tông tấm nhỏ ; 17
Hình 1.21:Kè bằng cấu kiện bê tông khối lớn 18
Hình 1.22: Kè lát mái bằng cấu kiện TSC-178 19
Hình 1.23: Kè bằng cấu kiện BT liên kết 2 chiều 19
Hình 1.24: Cơ chế phá huỷ đê khi sóng tràn (K.W.Pilarczyk-2006) 20
Hình 1.25: Lực tác dụng của sóng lên mái kè dạng tấm bê tông 21
Hình 1.26: Tấm lát mái đê sông bị lún sụt; 23
x

Hình 1.27: Tấm lát mái đê sông bị bong tróc 24

Hình 1.28: Phá huỷ mái phía sông dẫn đến xói hỏng nền đê 24
Hình 1.29: Các viên gia cố không đủ trọng lượng 24
Hình 1.30: Mái đê sông phía đồng bị sóng tràn qua 25
Hình 1.31: Đê sông đắp bằng đất có hàm lượng cát cao bị xói hỏng 25
Hình 1.32: Viên gia cố bị đẩy ngược 25
Hình 1.33: Đê sông Hải Phòng được cứng hoá bề mặt-chống sóng tràn 26
Hình 1.34: Bão số 2-2005 mái hạ lưu bị phá huỷ toàn bộ do sóng tràn 26
Hình 2.1: Sơ đồ lực tác động lên sườn dốc khi có áp lực thủy động 31
Hình 2.2: Hệ thống các giải pháp giảm lực gây trượt 32
Hình 2.3 : Mặt cắt ngang mỏ hàn 36
Hình 2.4 : Bố trí đệm chống xói bằng bè chìm 39
Hình 2.5: Kè mỏ hàn bằng hai hàng cọc ống BTCT trên sông Brahmaputra – Jamuna
– Băngladet 40

Hình 2.6: Công trình bảo vệ bờ sông Cái Phan Rang (Ninh Thuận) bằng hệ thống
công trình hoàn lưu 41

Hình 2.7: Kè mỏ hàn chữ G ngắt quãng 41
Hình 2.8: Cấu tạo kè lát mái 42
Hình 2.9 là mặt cắt ngang của một số dạng kết cấu kè gia cố mái đê, mái sông. 44
Hình 2.10: Kết cấu chân kè khi không có lạch sâu 47
xi

Hình 2.11 : Kết cấu chân kè khi có lạch sâu 47

Hình 2.12: Chân kè bằng đá đổ 48
Hình 2.13 : Chân kè bằng rồng 48
Hình 2.14: Chống xói chân kè bằng rồng hoặc bè chìm 48
Hình 2.15 : Kết cấu thân kè bằng đá lát khan 50
Hình 2.16 : Kè bảo vệ bờ bằng đá lá khan của đê ngăn mặn Bình Sơn - Quảng Ngãi
lúc đang thi công 53

Hình 2.17 : Kè bảo vệ bờ bằng đá lá khan của đê ngăn mặn Bình Sơn - Quảng Ngãi
lúc đã thi công xong 53

Hình 2.18 : Hình ảnh thả thảm đá gia cố chân kè sông Hoàng Long tỉnh Ninh Bình53
Hình 2.19 : Hình ảnh thi công tấm lát bê tông thân kè sông Hoàng Long 54
tỉnh Ninh Bình 54
Hình 2.20 : Hình ảnh kè bằng tấm lát bê tông đúc sẵn đang thi công của kè sông
Hoàng Long tỉnh Ninh Bình 54

Hình 2.21: Rọ đá gia cố bảo vệ bờ 57
Hình 2.22 : Lát mái bờ bằng thảm rọ đá 58
Hình 2.23. Cải tiến kết cấu lõi rồng vỏ lưới thép 61
Hình 2.24. Các rồng đá túi lưới đơn 61
Hình 2.25. Thảm rồng đá túi lưới 61

Hình 2.26. Thảm đá bảo vệ bờ sông 62
xii

Hình 2.27. Trồng cỏ Vetiver bảo vệ bờ sông 62

Hình 2.28. Kè kết hợp các loại vải địa kỹ thuật và bằng thực vật 63
Hình 2.29 : Tuyến kè bảo vệ bờ sông bằng cỏ Vetiver 67
Hình 2.30: Bó rong 68
Hình 2.31: Rồng 68
Hình 2.32: Khung giá 69
Hình 2.32: Khung giá tứ diện bằng bê tông cốt thép (cm) 69
Hình 2.33: Khung hình hộp bằng thanh ray cũ 69
Hình 2.34: Bè chìm cành cây 70
Hình 2.35 thể hiện sơ đồ các giải pháp tăng lực kháng trượt bảo vệ bờ phía sông 70
Hình 2.36. Trải vải địa kỹ thụât là tầng lọc mái kè 71
Hình 2.37. Một số loại thảm bêtông túi khuôn 72
Hình 2.38: Kết cấu thảm FS 72
Hình 2.39: Thảm túi cát và kè bằng thảm túi cát ở bờ sông Sài Gòn 73
Hình 2.40: Kè bằng GeoTube 73
Hình 2.41: Một loại túi địa kỹ thuật 74
Hình 2.42 : Tường đá đặt trên nền đất yếu bảo vệ bờ khi chịu ảnh hưởng của mực
nước dao động
76
Hình 2.43 : Tường đá đặt trên nền đất tốt bảo vệ bờ khi chịu ảnh hưởng của mực nước
dao động 76

xiii

Hình 2.44: Gia cố bờ bằng đá trường hợp đáy sông không xói, bờ bị xói mạnh khi
chịu ảnh hưởng của mực nước dao động 77

Hình 2.45 : Gia cố bờ bằng tường đá trường hợp đáy sông không xói, bờ không bị
trượt khi chịu ảnh hưởng của mực nước dao động 77

Hình 2.46. Bảo vệ bờ bằng cừ Lasen bản nhựa 78
Hình 2.47: Hệ thống ô ngăn cách trong công nghệ NeowebTM 78
Hình 2.48: Giếng quây lọc ngược giảm cột nước chênh lệch. 83
Hình 2.49: Xử lý giếng đùn, giếng phụt, bãi sủi 84
Hình 3.1: Vị trí địa lý tỉnh Ninh Bình 86
Hình 3.2: Bản đồ hành chính tỉnh Ninh Bình 87
Hình 3.3: Kết quả tính ổn định ứng với trường hợp mực nước sông min 105
Hình 3.4: Kết quả tính ổn định ứng với trường hợp mực nước lũ rút nhanh 107
Hình 3.5. Lưu tốc cực đại dọc sông trong miền tính toán của trường hợp tính
toán (lũ 5% ) 112

Hình 3.6. Biến trình tốc độ dòng chảy và độ sâu tại mặt cắt ngang sông trong trận lũ
tháng 9 năm 1996 112


1

MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài
Ninh Bình là tỉnh ở phía Nam của vùng đồng bằng Bắc Bộ, nơi chuyển tiếp địa
lý miền Bắc với miền Trung bởi dãy núi Tam Điệp hùng vĩ. Phía Bắc giáp tỉnh Hà
Nam phía
Tây giáp tỉnh Hoà Bình, phía Đông giáp tỉnh Nam Định và biển Đông, phía
Tây giáp tỉnh Thanh Hoá
- Diện
tích tự nhiên: 1.341 km

2

- Dân
số:943.899 người (năm 2008)
- Tỉnh lỵ:Thành phố Ninh Bình
- Các
huyện, thị, thành phố: Thành phố Ninh Bình, Thị xã Tam Điệp; Nho
Quan, Gia Viễn, Hoa Lư, Yên Mô, Yên Khánh, Kim Sơn.
Tỉnh Ninh Bình nằm ở hạ lưu các dòng sông và có địa hình khá phức tạp, Ninh
Bình nên thường xuyên chịu ảnh hưởng của lũ trên các sông như sông Hoàng Long,
sông Đáy, lũ sông Hồng phân sang sông Đáy qua sông Đào Nam Định, ngoài ra còn
bị ảnh hưởng lũ do mưa nội đồng và bão biển. Trong giai đoạn từ năm 2000 đến 2010,
hàng năm Ninh Bình bị thiệt hại do thiên tai bão, lũ.
Sông
Hoàng Long thuộc Ninh Bình có lưu vực rộng lớn bắt nguồn từ vùng rừng
núi thuộc tỉnh Hòa Bình và một phần rừng núi tỉnh Ninh Bình. Sông Hoàng Long dài
125 km đoạn chẩy giữa khu Bắc Ninh Bình có chiều dài là 31 km chảy qua địa phận
các huyện: Gia Viễn, Nho quan, huyện Hoa Lư. Bao gồm các tuyến đê:
+ Tuyến đê tả, hữu Hoàng Long (Nho Quan, Gia Viễn), đê Trường Yên, đê Gia
Tường - Đức Long (Nho Quan); đê Năm Căn (Nho Quan);
+ Các tuyến đê ngăn lũ núi và hồ chứa lớn như: đê Đầm Cút (Gia Viễn); hồ Yên
Quang (
Nho Quan).
Chế độ dòng chảy của sông Hoàng Long rất phức tạp :



2

- Mực

nước mùa kiệt phụ thuộc vào nước dềnh lên do ảnh hưởng thủy triều từ
sông Đáy và lượng nước bổ xung từ sông Hồng vào sông Đáy (qua sông Đào Nam
Định).
- Về mùa lũ sông Hoàng Long có lưu vực rộng lớn vừa có độ dốc lớn mang đặc
trưng của
sông miền núi nên nước lũ tập trung rất nhanh, cường suất lũ lớn từ 5-7
cm/giờ (có trận lũ cường suất tới 9-10 cm/giờ), nước lũ dâng cao.
- Tỉnh Ninh Bình nằm phía Nam đồng bằng Bắc Bộ lại tiếp giáp với Bắc Khu
Bốn cũ nên chịu ảnh hưởng khí hậu thời tiết của cả hai vùng do vậy lũ sông Hoàng
Long thường kéo dài trong năm và thương xẩy ra lũ kép.
Chế
độ dòng chảy đặc biệt là lũ của sông Hoàng long diễn biến rất phức tạp;
Một số vị trí xung yếu mùa mưa lũ lại thường xẩy ra sạt trượt, địa phương phải xử lý
trong điều kiện mưa to, lũ lớn rất phức tạp vất vả nhưng hiệu quả không cao.
Đê hữu Hoàng Long toàn tuyến dài 20,85 km từ đồi 94 - Nho Quan đến Gia
Sinh - Gia Viễn có 16 cống và 1 âu. Trên tuyến có tràn Lạc Khoái dài 730 m có nhiệm
vụ phân lũ bảo vệ an toàn đê khi mực nước lũ sông Hoàng Long lên trên +4,3 m.
Thực trạng hoạt động của hệ thống công trình chống lũ sông Hoàng Long sau
trận lũ tháng
10/2007:
- Các tuyến đê hiện có về cơ bản là ổn định, một vài đoạn có hiện tượng thẩm
lậu, mạch
đùn, mạch sủi xuất hiện dưới chân đê và sạt lở nhỏ mái đê tại các vị trí mới
đắp.
- Tuyến đê hữu Hoàng Long là đê cấp IV, đoạn từ K10 đến K20+850, có cao
trình đỉnh
là +5,55 m đến +5,30 m là đoạn chịu tác động lớn nhất của lũ sông Hoàng
Long. Theo kết quả tính toán, phân tích mực nước lũ thực tế giai đoạn (1960 - 2007)
hiện tại cao trình đỉnh đê hữu Hoàng Long chỉ ngăn được lũ với tần suất mực nước
10%.

- Tuyến đê Tả Hoàng Long đã có một số vị trí xuất hiện mạch sủi, cột điện ngay
trên thân đê và nhất là có một số lối lên xuống từ trên đê vào các khu dân cư trên toàn
tuyến làm biến dạng mái đê. Một số đoạn đê còn chưa có cơ đê như đoạn đê từ
K3+500 đến K3+045.
3

-
Tuyến đê Trường Yên do đi qua một số điểm có địa chất yếu đẽ bị thẩm lậu,
sạt trượt khi mực nước sông Hoàng Long lên trên báo động II.
Các giải pháp công trình chống lũ cơ bản phòng chống lũ sông Hoàng Long
gồm có:
- Nâng
cấp các tuyến đê ngăn lũ theo các yêu cầu chống lũ.
- Phân
chậm lũ vào các khu để hạ thấp mực nước lũ trên sông Hoàng Long.
- Xây
dựng hồ chứa Hưng Thi ở thượng nguồn để cắt, giảm lũ cho hạ du
Do đó việc lựa chọn đề tài : “Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn giải pháp
bảo vệ bờ sông trong điều kiện nước lũ dâng cao, đề xuất giải pháp và thiết kế
cho đê hữu Hoàng Long – Tỉnh Ninh Bình” là rất cấp thiết cho giai đoạn hiện nay,
cũng như sự
phát triển lâu dài trong tương lai phục vụ phát triển kinh tế - xã hội của
tỉnh nâng cao khả năng phòng chống lũ cho tuyến đê sông Hoàng Long.
II. Mục đích và phạm vi nghiên cứu của đề tài
+ Mục đích:
- Chọn
được giải pháp hợp lý bảo vệ bờ sông Hoàng Long trong điều kiện nước
lũ dâng cao;
- Phân tích lựa chọn giải pháp và thiết kế công trình bảo vệ bờ cho đê hữu
Hoàng Long,

tỉnh Ninh Bình.
+ Phạm vi nghiên cứu:
Phân tích tình hình lũ sông Hoàng Long và đề xuất giải pháp và thiết kế công
trình hợp lý cho tuyến đê hữu Hoàng Long, tỉnh Ninh Bình.
III. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết kết hợp đúc rút kinh nghiệm thực tế và tính toán giải
quyết các bài
toán thiết kế thực tế giải pháp bảo vệ bờ sông.
- Tổng
hợp tài liệu nghiên cứu đã có về gia cố chống sạt lở bờ sông, các quy
trình, quy phạm tính toán thiết kế và chỉ dẫn thi công.
- Phân tích lựa
chọn giải pháp và thiết kế công trình hợp lý cho tuyến đê hữu
Hoàng Long, sông Hoàng Long, tỉnh Ninh Bình.
4

IV. Nội dung nghiên cứu:
- Nghiên cứu tổng quan các phương pháp gia cố chống sạt lở bờ sông.
- Phân loại, rút ra ưu nhược điểm và đề xuất phương pháp xử lý, phạm vi áp
dụng thích hợp cho từng loại sạt lở.
- Phân tích lựa chọn giải pháp và thiết kế cho đê hữu Hoàng Long thuộc Tỉnh
Ninh Bình trên cơ sở các yêu cầu về kỹ thuật, kinh tế, xã hội và điều kiện tự nhiên của
vùng nghiên cứu.
V. Kết quả dự kiến đạt được:
- Đưa ra được một số phương pháp xử lý chống sạt lở bờ sông. Biện pháp xử lý
cho từng loại sạt lở.
- Đề xuất giải pháp và thiết kế cho đê hữu Hoàng Long thuộc Tỉnh Ninh Bình.

5

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÁI ĐÊ SÔNG
Mở đầu 1.1.
Đê sông là công trình thủy lợi ngăn nước trải dài theo các dòng sông làm
nhiệm vụ bảo vệ các khu dân cư, các vùng đất canh tác để tránh các tác động
của nước sôngkhi có bão, triều cường. Nước sông tràn vào trong đồng gây thiệt
hại về tính mạng, tài sản của nhân dân, nhiễm mặn hệ thống đất canh tác, phá
huỷ làng mạc hoa màu. Vì vậy trong mọi trường hợp, vấn đề đảm bảo an toàn
đê sông nói riêng và hệ thống đê nói chung là đảm bảo an toàn về dân sinh,
kinh tế, an ninh quốc phòng.
Các nước phát triển đã có nhiều đầu tư về nghiên cứu khoa học, công
nghệ đảm bảo sự an toàn tuyệt đối cho đê sông. Các giải pháp gia cường, bảo
vệ đê sông trước kia có thể được bóc bỏ, thay mới bằng giải pháp công nghệ an
toàn vững chắc hơn. Việt Nam cũng có những chuyển biến tích cực, nhưng
chưa thực sự đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của đê sông hiện tại. Các phần
tổng quan về gia cường đê sông trên thế giới và của Việt Nam được trình bày
sau đây cho toàn cảnh về cải tiến công nghệ cũng như những tồn tại về kỹ
thuật. Từ đó sẽ phân tích, đánh giá rút ra được đề xuất khoa học công nghệ sao
cho có tính sáng tạo, tăng thêm an toàn, kinh tế và Việt Nam.
Tổng quan về giải pháp bảo vệ mái đê sông trên thế giới 1.2.
1.2.1.
Giải pháp bảo vệ mái đê phía sông
1.2.1.1.Đá lát khan, mảng bê tông, cấu kiện bê tông lắp ghép tự chèn
Phổ biến nhất vẫn là các hình thức bảo vệ mái bằng đá đổ, đá lát khan, cấu
kiện bê tông đúc sẵn, cấu kiện bê tông lắp ghép với các dạng liên kết khác
nhau. Hình 1.1 thể hiện một đoạn đê ở Hà Lan, mái đê được gia cường bằng
các biện pháp là một đoạn đê dùng đá lát khan, một đoạn đê sử dụng kết cấu bê
tông lắp ghép và phía trên cơ được trồng cỏ bảo vệ.
6

Cấu kiện bê tông tự
chèn là dùng các cấu kiện
bê tông có kích thướ
c và
trọng lượng đủ lớn đặt liên
kết tạo thành mảng bảo vệ
chố
ng xói cho mái phía
sôngdo tác động của sóng
và dòng chảy.


Hình 1.1: Gia cường mái đê ở Hà Lan
Để gia tăng ổn định và giảm thiểu kích thước cấu kiện người ta không
ngừng nghiên cứu cải tiến hình dạng cấu kiện và kiên kết giữa các cấu kiện
theo hình thức tự chèn. Kết cấu loại này dễ thoát nước, dễ biến dạng cùng với
đê nên có độ ổn định của kết cấu tương đối cao.
Các cấu kiện bê tông gia cố đúc sẵn có xu hướng chuyển từ dạng “bản”
như đang được sử dụng phổ biến hiện nay sang dạng “cột” để tăng ổn định và
dễ sửa chữa khi có sự cố. Với các nước phát triển, vì có điều kiện kinh tế nên
các cấu kiện gia cường trước kia không đảm bảo trọng lượng được bóc bỏ, thay
thế bằng các cấu kiện dày hơn, nặng hơn. Hình 1.2 thể hiện so sánh giữa cấu
kiện bảo vệ mái đê trước kia và cấu kiện đang thay mới ở một đoạn đê của Hà
Lan.

a) Bóc bỏ cấu kiện gia cường cũ

b) Thay thế bằng cấu kiện mới
7

Hình 1.2: Cấu kiện bê tông lắp ghép
Có rất nhiều dạng
kết cấu bê tông gia cố,
hình dạng của các kết
cấu gia cố dựa trên tiêu
chí liên kết mảng. Hình
1.3 thể hiện một dạng
kết cấu gia cố đê sông
của Nhật Bản.

Hình 1.3: Một dạng cấu kiện gia cố đê sôngNhật Bản
Hình 1.4 là ảnh thiết bị thi công lắp ghép các cấu kiện bê tông khối lớn gia
cố mái đê phía sông.

Hình 1.4: Thiết bị thi công cấu kiện gia cố mái đê biển Hà Lan

8

Hình 1.5 thể hiện
một cấu kiện gia cố
dạng khối sáu mặt, kích
thước lớn theo xu hướng
chuyển từ dạng tấm
sang dạng cột (cấu kiện
kích thướ
c 0,6 x 0,8 x
0,8m).

Hình 1.5: Cấu kiện bê tông gia cố dạng cột

Tính đến thời điểm hiện tại, gia cố mái đê sông bằng các cấu kiện bê tông
đúc sẵn vẫn phổ biến nhất do các ưu điểm nổi trội về sự ổn định của mảng gia
cố dưới tác động của sóng và dễ thi công, thuận tiện cả dùng thi công cơ giới.
Tiêu chuẩn ổn định của cấu kiện gia cố mái đê thường dùng công thức ứng
dụng của Pilarczyk (1990) đề xuất dựa trên cơ sở thí nghiệm mô hình tỷ lệ lớn:
b
p
u
m
s
D
H
ξ
α
cos
Φ
Ψ≤
∆

Với
b
p
ξ
là chỉ số sóng vỡ trên mái đê
b
p
ξ
= tan
α
(H

s
/ L
o
)
−0.5
= 1,25T
p
H
s
−0.5
tan
α

Trong đó:
ψ

u
: Hệ số ổn định cấu kiện (
ψ

u
=1 với bảo vệ mái bằng đá đổ và
ψ

u
>1
với các dạng cấu kiện khác);
Φ : Hàm ổn định của cấu kiện ứng với thời điểm bắt đầu chuyển dịch;
H
s

: Chiều cao sóng (m);
9

T
p
Chu kỳ sóng (s);
L
o
: Chiều dài sóng (m);
D : Chiều dầy cấu kiện gia cố (m);
α
: Góc mái dốc (độ);
∆
m
: Tỷ trọng vật liệu cấu kiện;
b : Hệ số tương tác của sóng lên kè có các độ nhám khác nhau
Các đại lượng D , ∆
m
xác định theo dạng kè bảo vệ mái
1.2.1.2.Gia cố mái đê bằng nhựa đường
Hàng thế kỷ trước đây, vật liệu nhựa đường đã được sử dụng ở vùng
Trung Âu vào việc làm kín nước. Vào năm 1893, Italy dùng nhựa đường phủ
mái đập đá đổ. Năm 1934 Hà Lan dùng nhựa đường phủ đáy âu thuyền
Fuliana. Sau cơn bão 1953, Hà Lan đã sử dụng bê tông nhựa đường vào xây
dựng đê. Vật liệu này thường dùng kết hợp với vật liệu khác để gia cường,
chẳng hạn nhựa đường-đá xếp, nhựa đường-bê tông khối, bê tông Asphalt ứng
dụng trong xây dựng công trình thủy lợi, đê sông của nhiều nước tiên tiến như
Nauy, Hà lan, Mĩ và một số nước khác.
Hình 1.6 là một
dạng kè đê bằng đá xếp

phủ nhựa đường ở Hà
Lan.


Hình 1.6: Kè đê bằng đá xếp phủ nhựa đường
10

1.2.1.3.Thảm bê tông
Các cấu kiện bê tông được nối với nhau tạo thành mảng liên kết (hình
1.7). Các cấu kiện này liên kết với nhau bằng dây cáp, bằng các móc, giữa các
cấu kiện thường đệm bằng cao su, hoặc lấp đầy bằng sỏi, gạch xỉ. Phải bố trí
tầng lọc ngược giữa thảm bê tông với thân đê.
Cấu kiện kiểu này
thường xuyên được cải
tiến về hình dạng và liên
kết giữa các cấu kiện.


Hình 1.7: Thảm bê tông liên kết bằng dây cáp
Hình 1.8 thể hiện thảm bê tông đang được thi công trên một đoạn đê, bên
dưới lót vải địa kỹ thuật làm lọc.
Sau khi thi
công xong thảm
bê tông, tra cỏ
vào các hố
c bê
tông để tạo cảnh
quan môi
trường.

Hình 1.8: Thảm bê tông được sử dụng làm kè đê sông Hà Lan
1.2.1.4.Thảm đá
Các rọ bằng thép bọc chất dẻo hoặc chất dẻo trong đựng đầy đá gọi là
“thảm đá”. Thảm đá dùng để chống xói cho đê và bờ sông, bờ sông do tác động
11

của sóng và dòng chảy. Ý tưởng của kết cấu này là liên kết đá nhỏ lại thành
khối lớn để sóng và dòng chảy không phá hỏng được.
1.2.1.5.Thảm bằng các túi địa kỹ thuật chứa cát
Các túi địa kỹ thuật được bơm đầy cát đặt trên lớp vải địa kĩ thuật, liên kết
với nhau thành một hệ thống gọi là thảm túi cát để bảo vệ mái dốc của đê, bờ
sông, bờ biển.
Hình 1.9 là
ảnh chụp một
đoạn kè chống
xói bằng hệ thống
các túi địa kỹ
thuật trên đảo
Sylt-Kliffende-Đ
ức.

Hình 1.9: Thảm gia cường bằng hệ thống túi vải địa kỹ thuật
Hình 1.10 là một số ứng dụng khác của túi địa kỹ thuật, có thể xây dựng
kè chắn sóng, sửa chữa trụ cầu, gia tăng trọng lượng cho đường ống, neo giữ…
Ghi chú:
a) Xây dựng kè chắn sóng, chống xói.

b) Bảo vệ bờ, chống tác động của
sóng lớn.
c) Sửa chữa trụ cầu xây dựng trong

nước.
d) Bảo vệ xói trên các ố
ng chôn, gia
tăng sự neo giữ.
e) Gia tăng trọng lực, ổn đị
nh cho
đường ống dẫn nước.
f) Neo giữ kết cấu mỏ.
g) Sửa chữa xốp rỗng trong các kết
cấu xây

Hình 1.10: Mở rộng ứng dụng của
túi địa kỹ thuật
12

1.2.1.6.Hệ thống ống địa kỹ thuật chứa cát
Sử dụng ống địa kĩ thuật, có đường kính từ 0,5m đến 2,5m, kích thước tuỳ
thuộc vào yêu cầu công trình. Chiều dài mỗi ống trung bình khoảng
60m-100m. Định vị ống vào vị trí dự kiến sau đó bơm dung dịch tỉ lệ 1 phần
cát với 4 phần nước, cho đến khi ống đầy cát hoặc vữa xi măng.
Hình thành mặt
cắt đê sông hoặc kết
cấu dự định xây dựng
(hình 1.11).


Hình 1.11: Ống địa kỹ thuật trong xây dựng đê kè
1.2.1.7.Công nghệ sử dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp
Sử dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp (vải địa kỹ thuật, lưới địa kỹ thuật)
làm chức năng gia cố dạng đất có cốt, chức năng phân cách các lớp vật liệu có

nhóm đường kính hạt khác nhau, gia cường làm nền khi đắp đê trên nền đất
yếu. Như vậy tăng cường đuợc ổn định tổng thể cho đê (hình 1.12).



Hình 1.12: Công nghệ sử dụng vật liệu
địa kỹ thuật tổng hợp